專利名稱：無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金類，特別涉及一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法。
背景技術：
無磁不銹鋼材料的生產(chǎn)在國際和國內均沒有標準，采用一般不銹鋼工藝、方法生產(chǎn)不出該種材料，隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，電力機組功率也越來越大，轉速也越來越高。為了減少渦流損失，國內外電力行業(yè)都迫切需要一種抗磁化新材料來代替原有產(chǎn)品。
穿心螺桿用于汽輪發(fā)電機轉子固定矽鋼片的構架，如果用普通不銹鋼或低磁鋼材料制作，當轉子旋轉時會產(chǎn)生渦流，而消耗功率，所以穿心螺桿材料必須是無磁的，最好是超級無磁。
無磁不銹鋼穿心螺桿的生產(chǎn)存在二大難題，其一是要求無磁，對材質要求特別高，必須是高純凈度、高均質、超細晶粒、高氮(N)純奧氏體；其二是細長型螺桿的加工，如60萬千瓦汽輪發(fā)電機組無磁不銹鋼穿心螺桿，φ31.75×7015其技術指標要求強度σb≥760Mpa，磁導率μ≤1.02，粗糙度Ra≤3.2μm，利用市場上現(xiàn)有的不銹鋼材料都無法滿足其要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，該制造方法將高錳Mn、高鉻Cr和高氮N材料有機組合，同時使其鋼水超純凈化、高均質、超細晶粒、高氮(N)純奧氏體化，同時在最后的機械加工中，采用多導輥引導和支撐，由刀子旋轉即旋風切削加上無蕊研磨，從根本上解決了柔性細長軸銀亮處理的難題。
本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術方案完成本發(fā)明涉及的制造方法主要包括無磁不銹鋼棒鋼錠的冶煉制造過程、鋼棒的鍛造軋制冷拔過程、鋼棒的熱處理及機加工過程，其特征在于在無磁不銹鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，在煉鋼的氧化期和還原期需加入稀土高位復合脫氧劑，該復合脫氧劑的組成是C≤0.5％、Mn18-22％、Si8-12％、Al4-5％、Ca3-5％、其余為Fe；在煉鋼的合金化過程中，向爐料中加N時，所加入的是氮化物質，其方法是將氮化物質裝入小鐵箱內，利用小鐵箱自重將氮化物質沉入爐底；在澆注后，加蓋稀土自燃發(fā)熱冒口，其成分為鋁粉14-16％、硅鐵粉18-22％、硅鈣粉14-16％、氧化錳14-16％、氧化鐵19-21％、碳粉9-11％、其余成分為鋁釩土。
鋼棒的鍛造軋制冷拔過程中，將鋼錠溫鍛和冷拔、冷作變形，鍛造成鋼棒。其中的加熱溫度為1120℃-1140℃，保溫時間為1.5-2.5小時，并采用鍛造比≥5.5-7進行溫鍛冷作變形處理，其冷作變形量一般控制在10-12％，控制在12％為最好。
在鋼棒的熱處理及機加工過程中，熱處理后采用多導輥引導和支撐鋼棒，使其平移進給，切削刀旋轉切削的方法進行剝皮和研磨拋光的加工。
此處的鋼棒為無磁不銹鋼穿心螺桿。
本發(fā)明的優(yōu)點是，產(chǎn)品質量好、成本低，制造方法簡單易行，設備簡單，投資少。
附圖概述附

圖1為多道輪剝皮機床示意圖；附圖2為多道輪研磨機床示意圖；附圖3為工件放置在導輥上的端面示意圖；具體技術方案以下結合附圖通過實施例對本發(fā)明特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術人員的理解實施例如圖1-3所示，圖中序號1-19分別表示導輥(1)、傳送帶(2)、導套(3)、十字軸輥(4)、切削刀(5)、刀架(6)、出料臺(7)、床機箱(8)、導向組(9)、送料臺(10)、穿心螺桿鋼棒(11)、進料托輥組(12)、粗磨輪組(13)、細磨輪組(14)、工件槽(15)、出料托輥組(16)、細磨定位輪組(17)、粗磨定位輪組(18)、被研磨工件(19)。
本實施例的制造方法主要包括無磁不銹鋼棒鋼錠的冶煉制造過程、鋼棒的鍛造軋制冷拔過程、鋼棒的熱處理及機加工過程三個過程。
在鋼棒鋼錠的冶煉制造過程包括精選爐料→爐料清洗處理→烘干除雜質、除水蒸氣→爐膛、包子凈化處理→裝爐→熔煉→氧化→加稀土高位復合脫氧劑→排渣去除夾雜物→還原二次加稀土復合脫氧劑→排渣清除殘余雜質→精煉→調整成分→自重沉箱加N→調整成分→出爐澆注→烘烤鋼錠?！鷿沧ⅰ由w自燃發(fā)熱冒口→脫模→整修鋼錠→全身打磨→切除冒口和錠底。在此過程中，要獲得高強度、好材質的材料，更重要的是其磁導率低，磁導率μ≤1.02。
其中在煉鋼氧化期和還原期，為使鋼質純凈，加入稀土高位復合脫氧劑，使其形成的大顆粒夾雜物上浮為熔渣所吸收，該復合脫氧劑的組成是C≤0.45％、Mn20％、Si9％、Al4.5％、Ca4％、其余為Fe。
在合金化過程中，通常需加N，一般是加氮氣，而無磁不銹鋼對氣體非常敏感，所以不能用氮氣，只能將氮變成化合物，即焙制成氮化鉻鐵或氮化錳鐵，其形態(tài)為Fe-Cr-N或Fe-Mn-N，通常使用前者為多，這類化合物很輕，將會漂浮在鋼液表面，很不均勻，為此采用自重沉箱加N，先將氮化鉻鐵或氮化錳鐵裝入小鐵箱內，利用小鐵箱自重將氮化鉻鐵或氮化錳鐵沉入爐底，通過攪拌、倒包的工藝，達到高N、均勻，使含N量達到0.3-0.35％。氮化物加入之前應使鋼液充分脫氧以保證高氮量的進入，否則鋼液中[H][O]會排斥N的進入。
在出爐澆注后，加蓋稀土自燃發(fā)熱冒口，其成分為鋁粉5％、硅鐵粉15％、硅鈣粉10％、氧化錳10％、氧化鐵15％、碳粉10％、其余成分為鋁釩土，其作用是通過澆鋼時高溫自燃吸盡鋼錠模中氣體，又將鋼錠封住與外界空氣隔絕，不接觸，避免鋼錠冷卻時，從大氣中吸入氣體，還可使鋼錠保溫緩冷均質化，另外鋼液中含氮量高會產(chǎn)生逸出，加蓋封閉后，可產(chǎn)生一定壓力，使其再溶入。
鋼棒的鍛造軋制冷拔過程加熱至1050℃→保溫5-6小時→預熱鐵鐓→升溫至1250℃，保溫1-5小時，高溫鍛造成型→降溫至650℃-750℃，溫鍛冷作變形、細化顆粒，提高強度，鍛造成尺寸定型的鋼棒。其中，高溫鍛造時，加大鍛造比≥3.5，并采用鍛造比K≥5.5-7進行變形處理，冷作變形量控制在12％。
鋼棒的熱處理及機加工過程包括裝爐→加熱→保溫→水急冷→精加工→校直→剝皮→固溶→冷拔→除應力→無芯研磨銀亮處理→校直→切頭→包裝發(fā)運。在此過程中，因柔性細長軸普通車床無法加工，因此使用了改裝設備，用多導輥引導和支撐工件即鋼棒，使工件平移，使切削刀旋轉切削，通過使用不同的切削刀具，完成工件的剝皮和研磨處理。
剝皮裝置中，工件由導套(3)雙定位，由十字軸輥(4)將工件(11)推進，進入刀架(6)后，切削刀(5)進行切削，送料臺(10)與出料臺(7)均由馬達帶動導輥(1)使工件即穿心螺桿鋼棒(11)進出，導輥(1)采用的是錐形輥，工件(11)進入到由兩個導輥構成的錐形槽中進給，本實施例中選擇導輥轉速1500-2000轉/分，推進量8mm/秒，切削量為工件單面0.4-0.7mm，一般選用0.4-0.6mm，由于采用雙導套進行雙定位，偏心度在0.3mm，切削尺寸很穩(wěn)定。
研磨裝置中，包括有六道磨輪，前三道為粗磨，一般選用0、1、2號砂布，后三道為細磨，一般用00砂布，被研磨工件(19)以進料托輥組(12)進料，由砂輪組(13)(14)和定位輪(18)(17)結合進行研磨，工件(19)的前進是由定位輪與砂輪通過定位角向前推進，每只定位輪都可以上、下偏動，以控制研磨，水平時不前進，偏移后就向前推進，工件研磨后，由出料托輥(16)出料。
通常煉鋼鋼液中總是存在許多雜質、夾雜物，但是對無磁不銹鋼因磁力線關系對夾雜物、氣體非常敏感，夾雜物、氣體越多，磁導率也就越差。所以對無磁而言，不允許有夾雜物和氣體存在，因此在鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，首先要對爐子、包子進行凈化處理，另外對合金、爐料除凈化處理外，還要進行烘干，來減少雜質和氣體。在鋼水氧化期加入自行設計的稀土復合脫氧劑與氧、硫形成化合物鋼渣，通過多次攪拌、耙渣，將鋼液中雜質、夾雜物、氣體排除干凈，使鋼水達到高純凈度、高均質。出鋼前加N，N是很難加入的，要配制成CrN化合物，用鐵箱自重沉淀法加N，并且倒包兩次，使其均勻。在鍛造時，應用多觸點受力，盡量用胎模鍛，防止由于高Mn、高Cr、高N而形成鍛造開裂，另外進行溫鍛、低溫鍛造、使其冷作塑性變形，以達到細化晶粒提高強度作用。
權利要求
1.一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，主要包括無磁不銹鋼棒鋼錠的冶煉制造、鋼棒的鍛造、鋼棒的熱處理及機加工，其特征在于鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，在煉鋼的氧化期和還原期分別加入稀土高位復合脫氧劑，該復合脫氧劑的組成是C≤0.5％、Mn 18-22％、Si 8-12％、Al 4-5％、Ca 3-5％、其余為Fe。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于在鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，在煉鋼的氧化期和還原期內加入的稀土高位復合脫氧劑，其組成是C≤0.45％、Mn 20％、Si 9％、Al 4.5％、Ca 4％、其余為Fe。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于在鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，在合金化時期，向爐料中加N時，所加入的是氮化物質，方法是將氮化物質裝入小鐵箱內，利用小鐵箱自重將氮化物質沉入爐底。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于所述的氮化物質為氮化鉻鐵或氮化錳鐵。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于在鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，在澆注后，需加蓋稀土自燃發(fā)熱冒口，其成分為鋁粉14-16％、硅鐵粉18-22％、硅鈣粉14-16％、氧化錳14-16％、氧化鐵19-21％、碳粉9-11％、其余成分為鋁釩土。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于在鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，在澆注后所加蓋的稀土自燃發(fā)熱冒口，其成分為鋁粉5％、硅鐵粉15％、硅鈣粉10％、氧化錳10％、氧化鐵15％、炭粉10％、其余成分為鋁釩土。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于在鋼棒的鍛造過程中，其冷作變形量為10-12％。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于在鋼棒的熱處理及機加工過程中，剝皮加工時采用多導輪引導和支撐鋼棒，使其平移進給，并采用切削刀旋轉切削的方法進行剝皮加工。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，其特征在于在鋼棒的熱處理及機加工過程中，研磨拋光處理時采用多導輪引導和支撐鋼棒，使其平移進給，由定位輪與砂輪通過定位角向前推進，實現(xiàn)研磨。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金類，特別涉及一種無磁不銹鋼穿心螺桿的制造方法，該制造方法主要包括無磁不銹鋼棒鋼錠的冶煉制造過程、鋼棒的鍛造軋制冷拔過程、鋼棒的熱處理及機加工過程，其中在無磁不銹鋼棒鋼錠的冶煉制造過程中，在煉鋼的氧化期和還原期需加入稀土高位復合脫氧劑，在鋼棒的熱處理及機加工過程中，采用多導輥引導和支撐鋼棒，使其平移進給，切削刀旋轉切削的方法進行剝皮和研磨拋光的加工，其優(yōu)點是，產(chǎn)品質量好、成本低，制造方法簡單易行，設備簡單，投資少。
文檔編號C22C33/00GK1580587SQ200410018498
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權日2004年5月20日
發(fā)明者陳菊生 申請人:陳菊生